Протеазы, (протеиназы, протеолитические ферменты)— ферменты из класса гидролаз, которые расщепляют пептидную связь между аминокислотами в белках. Протеазы являются одними из наиболее важных промышленных ферментов. 

Протеазы могут быть разделены на две основные группы: экзопептидазы (отщепляют аминокислоты от конца пептида) и эндопептидазы (расщепляющие пептидные связи внутри пептидной цепи). Эндопептидазы нашли более широкое промышленное применение, чем экзопептидазы. Так же пептидазы классифицируют по оптимуму рН работы фермента (кислые, щелочные или нейтральные протеиназы), по субстратной специфичности (коллагеназы, кератиназы, эластаза и др.), и по их гомологии с хорошо изученными белками (трипсино-подобные, пепсино-подобные). Классификация по строению активного центра протеаз включает:

 сериновые протеазы (трипсин химотрипсин, субтилизин, протеиназа К);

 аспартатные протеазы (пепсин, ренин, микробные аспартатные протеазы);

 цистеиновые протеазы (папаин, фицин, бромелаин);

 металлопротеазы (коллагеназа, эластаза, термолизин).

Протеолитические ферменты могут быть получены из растительных (папаин, фицин и др.), животных (трипсин, ренин и др.) источников и микроорганизмов. Среди микроорганизмов, основными продуцентами являются бактерии, представители родов Bacillus, Streptomyces, Pseudomonas и микроскопические грибы родов Aspergillus, Mucor, Penicillium и др.

Описание основных технологии производства протеазы 

Продукция протеазы зависит от штамма-продуцента и среды культивирования. Для продуктивного получения фермента необходимо оптимизировать культуральную среду по многим параметрам. Среда для получения протеаз обычно содержит источник углеводов – крахмал, лактозу и источник азота − соевая мука, казеин, кукурузный экстракт. Углеводы необходимы в течение всего времени культивирования. Важно поддерживать постоянную, но низкую концентрацию углеводов, так как высокая их концентрация репрессирует продукцию фермента. Свободные аминокислоты репрессируют продукцию фермента, в то время как наличие пептидов и белков в среде индуцируют. Для получения протеазы предложено использовать методы глубинного и поверхностного культивирования.

При глубинном культивировании используют продуцентов − Mucor michei, Endothia parasitica и различные виды Bacillus. Наиболее предпочтительно использовать синтетические среды, хотя используются в качестве компонентов среды недорогие агропродукты с однородной структурой. Среда обычно содержит 10-15% белкового компонента (дрожжевой гидролизат, соевая мука, отходы пивоварения). Углеводы обычно добавляют в виде мономеров (лактоза, глюкоза, сукроза, гидролизат крахмала). В промышленном производстве используют штаммы-продуценты с выходом фермента 20-25 г/л 

Простота и экономичность методов поверхностного культивирования позволяет использовать их для производства протеаз (кислых, щелочных и нейтральных). Основные продуценты − Aspergillus, Mucor, Penicillium, и Rhizopus. В качестве субстратов рассматриваются различные агроотходы, но большинство исследований утверждают что лучший выход фермента достигается при использовании пшеничных отрубей. Сравнительные исследования показывают, что при получении щелочной протеазы (Bacillus amyloliquefaciens АТСС 23844) количество фермента с 1 грамма отрубей при поверхностном культивировании эквивалентно 100 мл жидкой среды при глубинном культивировании. Протеазный синтез также репрессируется высокой концентрацией углеводов.

Важными параметрами, влияющими на крупнотоннажное производство с использованием поверхностного культивирования протеаз, является плотность и толщина слоя субстрата. При культивировании  среды на лотках выход протеазы невысоко. Это связано с подсушиванием субстрата. Этого удается избежать при использовании ротационных барабанных ферментеров. Наиболее предпочтительны ферментеры с фильтрационным аэрированием и датчиками контроля температуры и влажности. Максимальный выход протеазы зафиксирован с использованием Bacillus amyloliquefaciens.

Так же описан метод глубинного культивирования на мембранной поверхности. Сущность метода заключается в выращивании мицелия гриба на мембранном носителе, который контактирует с жидкой средой. Такой метод позволяет контролировать рН и концентрацию компонентов, упрощает методы выделения фермента. При применении такого метода, используя Aspergillus oryzae IAM 2704, был получен выход протеазы выше в 2 раза по сравнению с поверхностным, и в 10 раз выше по сравнению с глубинным культивированием.

Протеазы продуцируются внеклеточно, поэтому для их выделения используют дистиллированную воду или буферные растворы. Для получения чистых препаратов используют методы осаждения солями или растворителями с дальнейшей очисткой хроматографическими методами или электрофорезом.

Предложено много методов детекции протеазной активности. Наиболее распространенным являются различные модификации классического метода Ансона (1939).

Большинство публикаций 1999-2009 годов рассматривает производство протеаз на агросубстратах, используя поверхностное культивирование, как перспективное направление. Исследовательские центры, рассматривающие данную тему, сосредоточены в Индии, Египте, Тайланде, Тайване, Саудовской арабии и Тунисе. Также встречаются публикации российских исследователей. Однако большинство описанных технологий находится на стадии лабораторных испытаний. Более высокий выход протеазы отмечается при использовании пшеничных отрубей, а также отходов обработки бобовых культур в качестве субстрата для твердофазного культивирования. Также в качестве потенциального сырья для производства амилазы, рассматриваются агроотходы: молочная сыворотка, рисовые отруби,отходы переработки батата, меласса и др.